(57)【要約】【課題】  冷媒通路に設置され、冷却水の温度変化により熱膨張又は収縮する熱膨張体(11)を内蔵し、この熱膨張体(11)の熱膨張又は収縮により動く可動部(5, 6, 7, 8)と、該可動部に支持されて該冷媒通路の開閉を行う開閉弁(9, 13)とを備えたサーモスタット(1)に関し、キャビテーションの発生を無くす。【解決手段】  可動部(5, 6, 7, 8)が、該冷却水の流れによって生じるキャビテーションの中心部に達する長さを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒通路に設置され、冷却水の温度変化により熱膨張又は収縮する熱膨張体を内蔵し、この熱膨張体の熱膨張又は収縮により動く可動部と、該可動部に支持されて該冷媒通路の開閉を行う開閉弁とを備えたサーモスタットにおいて、
該可動部が、該冷却水の流れによって生じるキャビテーションの中心部に達する長さを有することを特徴としたサーモスタット。
【請求項２】
請求項１において、
該可動部が、ピストンと、該ピストンを移動させる該熱膨張体を内蔵したペレットと、該ペレットに結合されて該長さを有する先端部とで構成されたことを特徴とするサーモスタット。
【請求項３】
請求項２において、
該先端部が、該ペレットに結合され該開閉弁を支持するロッドと、該ロッドの先端に設けた充填材とを有することを特徴としたサーモスタット。
【請求項４】
請求項２において、
該開閉弁が、冷却部への冷媒通路を開閉する第１の開閉弁と、該冷却部をバイパスする冷媒通路を開閉する第２の開閉弁とを含むことを特徴としたサーモスタット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーモスタットに関し、特に内燃機関等の冷却水通路に設置され、冷却水の温度変化に応じて冷却水通路の開閉を行うサーモスタットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなサーモスタットとして従来より知られているものが図7に示されている。この従来例においては、被冷却部としてのエンジン(図示せず)のシリンダブロックやシリンダヘッドを冷却した後の冷却水が低温状態(例えば85℃以下)にあれば、冷却部としての例えばラジエータ(図示せず)をバイパスしてラジエータに冷却水を送らないようにする時のサーモスタットを示している。
【０００３】
図において、このサーモスタット1は、支持枠2と取付枠3とを環体4で接合し、この環体4をゴムで覆うことにより外枠部を形成している。この外枠部の内側には、ピストン6と、このピストン6を摺動可能にするペレット7と、このペレット7に一体接合された支持ロッド8と、ペレット7に取り付けられ、環体4に設けられた開口部10の内径とほぼ等しい外径を有する開閉弁9とで構成された可動部が設けられている。
【０００４】
なお、ペレット7には、パラフィン等の作動油11が内蔵されており、この作動油11によってピストン6がペレット7内で摺動するようになっている。さらに、この開閉弁9と取付枠3の底部3aとの間には、スプリング12が設けられており、このスプリング12の弾性力により、低温時においては開閉弁9が開口部10を塞ぐように開閉弁9を持ち上げている。
【０００５】
さらに、支持ロッド8の下部には開閉弁13が嵌め込まれており、この開閉弁13とペレット7との間には別のスプリング14が設けてあり、ペレット7と支持ロッド8とスプリング14の一部又は全部は、取付枠3の底部3aに設けた開口部15を通り抜けできるようになっている。また、開閉弁13は、ワイヤリング16で留められ、落ちないようになっている。
【０００６】
また、17は開閉弁13が当接する弁座であり、この弁座17からはバイパス路18が延びており、この低温時においては点線矢印Aの方向に冷却水を導くようにしている。
【０００７】
なお、図7の例は、支持枠2及び取付枠3を簡略化して示したものであるが、この支持枠2及び取付枠3は内部の可動部を全て覆っている訳ではなく、この可動部が外からも見えるような厚みを持っている。
【０００８】
図8は、図7に示した従来例において低温時から高温時に遷移した時の状態を示したものである。以下、図7及び図8を参照してこの従来例の動作を説明する。
【０００９】
まず、図7に示す低温時においては、作動油11はペレット7において図示のような非膨張状態にある。従って、上述したように、スプリング12の弾性力により、開閉弁9が開口部10を塞ぐこととなる。また、このように開閉弁9がスプリング12によって持ち上げられたときにペレット7及び支持ロット8も同時に持ち上げられるので、開閉弁13は図示のような状態まで引き上げられることになる。従って、ラジエータ(図示せず)への冷却水は、図示の矢印Aのルートで弁座17からバイパス路18へ流れ込むことになり、ラジエータには送られない。
【００１０】
一方、高温時においては、作動油11は図8に示すように熱膨張するので、ピストン6が支持枠2の頭部で押さえられていることに伴い、その反力により、ペレット7を経由して開閉弁9はスプリング12を図示のように押し下げ、以てペレット7及び支持ロッド8も押し下げられることとなる。
【００１１】
これと同時に、ワイヤリング16とスプリング14とで支持されている開閉弁13はスプリング14を経由してペレット7に繋がっているので、ペレット7が押し下げられると、開閉弁13も押し下げられて弁座17に当接することとなり、図8のような状態になってバイパス路18を開閉弁13で塞ぐ。
【００１２】
この結果、冷却水は点線矢印Bに示すように、取付枠3の開口部15を通り、さらに環体4の開口部10を通ってラジエータの方向に送られることになる。
【００１３】
この他、内燃機関等の冷却系統に設けられ、冷却液の温度変化により熱膨張または収縮する熱膨張体を内蔵し、この熱膨張体の熱膨張、収縮により摺動するピストンロッドを有し、前記熱膨張体の体積変化にともなう前記ピストンロッドの摺動により開閉弁の開閉を行うサーモスタットにおいて、前記ピストンロッドの先端部には一段または複数段の段付部が設けられ、ステップ式にサーモスタット本体に取り付けられ前記ピストンロッドの先端部と当接してその移動を規制するストッパには、前記段付部と係脱自在に係合できる係合部と前記ピストンロッドを案内するガイド部とが形成されたことを特徴とする開弁温度可変式サーモスタットがある(例えば、特許文献1参照。)。
【００１４】
さらに、冷却水通路の一部を構成するサーモスタットカバーと、サーモスタットケースとの間に取付けられたサーモスタットの弁座と、ワックスケースに嵌合されワックスケース内のワックスの作用により弁座に接離するメイン弁と、メイン弁をスプリング一端で弁座方向に押圧付勢するコイルスプリングとを備えた内燃機関のサーモスタット装置であって、コイルスプリングの他端をサーモスタットケースで直接支持したことを特徴とする内燃機関のサーモスタット装置がある(例えば、特許文献2参照。)。
【００１５】
さらに、ボデー内に設けたバルブ用プラグのプラグヘッドに螺旋溝を設け、この螺旋溝の深さをプラグヘッドの先端側から付け根側に向かって浅く形成し、この螺旋溝は一条又は複数条設けるものとする調節弁がある(例えば、特許文献3参照。)。
【００１６】
さらに、ラジエータからの冷却水入口と、冷却水ポンプへの冷却水出口と、ラジエータに対するバイパス通路における弁座口とが開口する弁ケース内に、感温部と、前記冷却水入口を開閉作動する主弁体と、前記バイパス通路の弁座口を開閉作動するボトムバイパス弁体と、前記主弁体に対するコイル状の主ばねと、前記ボトムバイパス弁体に対するコイル状の副ばねとを設けて、冷却水の温度が所定の温度に達していない状態では、前記主ばねにより前記主弁体が冷却水入口を閉じる一方、前記副ばねによりボトムバイパス弁体がバイパス通路を閉じており、冷却水の温度が所定の温度まで上昇すると前記感温部の膨張により主弁体が主ばね及び副ばねに抗して冷却水入口を開くように構成して成るボトムバイパス型サーモスタット弁において、前記コイル状副ばねにおけるコイル巻きのピッチを、当該副ばねにおける全長のうち一部の長さ部分において狭く、残りの長さ部分において広くしたことを特徴とする内燃機関におけるボトムバイパス型サーモスタット弁の構造を持つ内燃機関におけるボトムバイパス型サーモスタット弁の構造がある(例えば、特許文献4参照。)。
【特許文献１】実用新案第２５８１２７４号
【特許文献２】実開平５−５２２２７号
【特許文献３】特開２０００−６５２２０号
【特許文献４】特許第３４０２１４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図7に示したように、低温時においては、冷却水が全量バイパス路18を通るので、ラジエータ側通路を通る冷却水と比較すると、比較的大量の冷却水が狭いバイパス通路18を通過することになり、図示にような流速分布19を生じることになる。
【００１８】
このため、この流速分布19の中心付近では流速が増加し、支持ロッド8の下部やバイパス路18の入口付近においては流れが速く且つ流れの偏向が著しく流速及び圧力勾配が大きな減圧領域20が発生するのでキャビテーションが発生することになる。
【００１９】
このキャビテーションとは、高速で流れる液体(水等)の中の圧力が急激に低下するとき、その部分が一時的に気化して非常に短い時間に蒸気のポケットが発生し、且つ非常に短時間でつぶれて消滅する現象であるが、その泡が消滅する(液相に戻る)際には超音波領域を含む衝撃波が発生する。発生した衝撃波はバイパス路18内の壁を攻撃し、侵食をもたらし、最悪の場合には穴あきや水漏れを起こすという問題があった。
【００２０】
従って本発明は、冷媒通路に設置され、冷却水の温度変化により熱膨張又は収縮する熱膨張体を内蔵し、この熱膨張体の熱膨張又は収縮により動く可動部と、該可動部に支持されて該冷媒通路の開閉を行う開閉弁とを備えたサーモスタットにおいて、キャビテーションの発生を無くすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するため、本発明に係るサーモスタットにおいては、上記の可動部が、冷却水の流れによって生じるキャビテーションの中心部に達する長さを有することを特徴としている。
【００２２】
すなわち、従来、冷却水流速が高く減圧が発生することに伴ってキャビテーションが発生していた中心部にサーモスタットの可動部の一部を進入させるような長さにする。
【００２３】
この結果、減圧領域が固相(軸)で埋められるため、従来、最大流速域は流路中心一点であったが可動部を長くしたことによる整流効果により最大流速域はドーナツ状流路のさらに中心部で円形分布となり最大流速が低下することになるので(図1の流速分布21参照。)、キャビテーションの発生を防止できることになる。
【００２４】
ここで、上記の可動部は、ピストンと、該ピストンを移動させる該熱膨張体を内蔵したペレットと、該ペレットに結合されて該長さを有する先端部とで構成することができる。
【００２５】
さらに、上記の先端部は、該ペレットに結合され該開閉弁を支持するロッドと、該ロッドの先端に設けた充填材とを有するものを用いればよい。
【００２６】
さらに、上記の開閉弁は、冷却部への冷媒通路を開閉する第１の開閉弁と、該冷却部をバイパスする冷媒通路を開閉する第２の開閉弁とを含むものを用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
このように本発明のサーモスタットによれば、簡単な構造で部品点数の増加が無く、キャビテーションの発生とその害を低減することができる。さらに流速分布を平準化する整流効果が期待できる。さらにはキャビテーションの発生を遅らせるための面取りやシャープエッジの除去作業が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図1は、本発明に係るサーモスタットの実施例[1]を示したものである。そして、この実施例[1]は、図7と同様に低温時において冷却水を例えばラジエータ(図示せず)をバイパスしてラジエータに冷却水を送らないようにする時のサーモスタットを示している。
【００２９】
図において、このサーモスタット1は、支持枠2と取付枠3とを環体4で接合し、この環体4をゴムで覆うことにより外枠部を形成している。この外枠部の内側には、ピストン6と、このピストン6を摺動可能にするペレット7と、このペレット7に一体接合された支持ロッド8と、ペレット7に取り付けられ、環体4に設けられた開口部10の内径とほぼ等しい外径を有する開閉弁9とで構成された可動部が設けられている。
【００３０】
なお、ペレット7には、パラフィン等の作動油11が内蔵されており、この作動油11によってピストン6がペレット7内で摺動するようになっている。さらに、この開閉弁9と取付枠3の底部3aとの間には、スプリング12が設けられており、このスプリング12の弾性力により、低温時においては開閉弁9が開口部10を塞ぐように開閉弁9を持ち上げている。
【００３１】
さらに、支持ロッド8の下部には開閉弁13が嵌め込まれており、この開閉弁13とペレット7との間には別のスプリング14が設けてあり、ペレット7と支持ロッド8とスプリング14の一部又は全部は、取付枠3の底部3aに設けた開口部15を通り抜けできるようになっている。また、開閉弁13は、ワイヤリング16で留められ、落ちないようになっている。
【００３２】
また、17は開閉弁13が当接する弁座であり、この弁座17からはバイパス路18が延びており、この低温時においては点線矢印Aの方向に冷却水を導くようにしている。
【００３３】
なお、図1の実施例は、支持枠2及び取付枠3を簡略化して示したものであるが、この支持枠2及び取付枠3は内部の可動部を全て覆っている訳ではなく、この可動部が外からも見えるような厚みを持っている。
【００３４】
そして、この実施例[1]による支持ロッド8は冷却水の流れによって生じるキャビテーションの中心部に達するまでの長さを有している。
【００３５】
図2は、図1に示した実施例[1]において低温時から高温時に遷移したときの状態を示したものである。以下、図1及び図2を参照してこの実施例[1]の動作を説明する。
【００３６】
まず、図1に示す低温時においては、作動油11はペレット7において図示のような非膨張状態にある。従って、上述したように、スプリング12の弾性力により、開閉弁9が開口部10を塞ぐこととなる。また、このように開閉弁9がスプリング12によって持ち上げられたときにペレット7及び支持ロット8も同時に持ち上げられるので、開閉弁13は図示のような状態まで引き上げられることになる。従って、ラジエータ(図示せず)への冷却水は、図示の矢印Aのルートで弁座17からバイパス路18へ流れ込むことになり、ラジエータには送られない。
【００３７】
一方、高温時においては、作動油11は図2に示すように熱膨張するので、ピストン6が支持枠2の頭部で押さえられていることに伴い、その反力により、ペレット7を経由して開閉弁9はスプリング12を図示のように押し下げ、以てペレット7及び支持ロッド8も押し下げられることとなる。
【００３８】
これと同時に、ワイヤリング16とスプリング14とで支持されている開閉弁13はスプリング14を経由してペレット7に繋がっているので、ペレット7が押し下げられると、開閉弁13も押し下げられて弁座17に当接することとなり、図2のような状態になってバイパス路18を開閉弁13で塞ぐ。
【００３９】
この結果、冷却水は点線矢印Bに示すように、取付枠3の開口部15を通り、さらに環体4の開口部10を通ってラジエータの方向に送られることになる。
【００４０】
この実施例[1]においては、支持ロッド8を図示の如くキャビテーションの中心部に達するまでの長さを有するように作っているので、バイパス路18においては流速分布21が発生する。これを図7に示した流速分布19と比べると、この支持ロッド8の側面は流速がほぼゼロとなっており、この支持ロッド8とバイパス路18との間における流速は高くならずに済み、従って、図7に示す減圧領域20は発生せず、以って支持ロッド8とバイパス路18との間の空間における流速分布21によって生じるキャビテーションを抑制することが可能になる。
【００４１】
図3は本発明に係るサーモスタットの実施例[2]による支持ロッド8の形状を示したものであり、この実施例[2]では、この支持ロッド8の先端を球面或いは楕円面にしている。なお、この図3の状態は低温時を示している。
【００４２】
図4から図6はそれぞれ実施例[3]〜[5]によるサーモスタットの特に支持ロッド8の実施例を低温時について示したものであり、図4に示す実施例[3]の場合には支持ロッド8の先端をテーパ状にしたものであり、実施例[4]によるサーモスタットの支持ロッド8の先端は流線面にしており、さらに実施例[5]によるサーモスタットの支持ロッド8の形状はバイパス路18の側面形状に合わせたキャビテーション防止形状にしている。
【００４３】
その他、支持ロッド8は従来と同様のものを用い、この支持ロッド8の先端にエポキシ樹脂などの充填材を上記と同様の長さになるまで設けたり、支持ロッド8と同径の樹脂ボルトを接着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るサーモスタットの実施例[1](低温時)の正面図である。
【図２】本発明に係るサーモスタットの実施例[1](高温時)の正面図である。
【図３】本発明に係るサーモスタットの実施例[2](低温時)を示した正面図である。
【図４】本発明に係るサーモスタットの実施例[3](低温時)を示した正面図である。
【図５】本発明に係るサーモスタットの実施例[4](低温時)を示した正面図である。
【図６】本発明に係るサーモスタットの実施例[5](低温時)を示した正面図である。
【図７】従来例(低温時)によるサーモスタットを示した正面図である。
【図８】従来例(高温時)によるサーモスタットを示した正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
1  サーモスタット
2  支持枠
3  取付枠
3a  底部
4  環体
5  ゴム
6  ピストン
7  ペレット
8  支持ロッド
9, 13  開閉弁
10, 15  開口部
11  作動油
12, 14  スプリング
16  ワイヤリング
17  弁座
18  バイパス路
19, 21  流速分布
20  減圧領域
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005299561.tif 000009
【図８】
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